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文档简介
1、PCB 可靠性设计规范PCB 可靠性设计规范本文介绍了电子设计工程师在使用设计软件进行PCB 布局设计及商业制造时应牢记并践行最有本文介绍了电子设计工程师在使用设计软件进行PCB 布局设计及商业制造时应牢记并践行最有效的可靠性设计法则。按部位分类技术规范内容PCB 布线与布局隔离准则:强弱电流隔离、大小电压隔离,高低频PCB 布线与布局率隔离、输入输出隔离、数字模拟隔离、输入输出隔离,分界标准为相差一个数量级。隔离方法包括:空间远离、地线隔开。PCBPCBPCBPCBPCB晶振要尽量靠近 IC,且布线要较粗晶振外壳接地时钟布线经连接器输出时,连接器上的插针要在时钟线插针周围布满接地插针让模拟和
2、数字电路分别拥有自己的电源和地线通路,在可能的情况下,应尽量加宽这两部分电路的电源与地线或采用分开的电源层与接地层,以便减小电源与地线回路的阻抗,减小任何可能在电源与地线回路中的干扰电压单独工作的 PCB如电源电压一致,模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接,如12nf如果 PCB 是插在母板上的,则母板的模拟和数字电路的电源和地也PCB 布线与布局要分开,模拟地和数字地在母板的接地处接地,电源在系统接地点附近单点汇接,如电源电压一致,模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接,如电源电压不一致,在两电源较近处并一 12nf 的电容,给两电源间的信号返回电流提供通路PCBPCB当高速、中速和低速数
3、字电路混用时,在印制板上要给它们分配不同的布局区域对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离PCBPCB多层印制板设计时电源平面应靠近接地平面,并且安排在接地平面之下。多层印制板设计时布线层应安排与整块金属平面相邻多层印制板设计时把数字电路和模拟电路分开,有条件时将数字电PCBPCBPCB路和模拟电路安排在不同层内。如果一定要安排在同层,可采用开沟、加接地线条、分隔等方法补救。模拟的和数字的地、电源都要分开,不能混用时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源,一定要单独安排、远离敏感电路注意长线传输过程中的波形畸变减小干扰源和敏感电路的环路面积,最好的办法是使用双绞线和屏PCB 布线与布局蔽线,
4、让信号线与接地线(或载流回路)扭绞在一起,以便使信号与接地线(或载流回路)之间的距离最近PCBPCB增大线间的距离,使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小(或接近直角布线,这样可大大降低两线路间的耦合PCB 布线与布局增大线路间的距离是减小电容耦合的最好办法PCB在正式布线之前,首要的一点是将线路分类。主要的分类方法是按功率电平来进行,以每 30dB 功率电平分成若干组不同分类的导线应分别捆扎,分开敷设。对相邻类的导线,在采取PCB 布线与布局屏蔽或扭绞等措施后也可归在一起。分类敷设的线束间的最小距离是 5075mm电阻布局时,放大器、上下拉和稳压整流电路的增益控制电阻、偏PCB 布线与
5、布局置电阻(上下拉)要尽可能靠近放大器、有源器件及其电源和地以减轻其去耦效应(改善瞬态响应时间)。PCBPCBPCB旁路电容靠近电源输入处放置去耦电容置于电源输入处。尽可能靠近每个 ICPCB 基本特性 阻抗:由铜和横切面面积的质量决定。具体为:1 盎司 0.49 毫欧/单位面积电容:C=EoErA/h,Eo:自由空间介电常数,Er:PCB 基体介电常数,A:电流到达的范围,h:走线间距电感:平均分布在布线中,约为 1nH/m盎司铜线来讲,在 0.25mm(10mil)厚的 FR4 碾压下,位于地线层上方的)0.5mm 宽,20mm 长的线能产生 9.8 毫欧的阻抗,20n H 的电感及与地之
6、间 1.66pF 的耦合电容。PCB 布线基本方针:增大走线间距以减少电容耦合的串扰;平行布PCB 布线与布局设电源线和地线以使 PCB 电容达到最佳将敏感高频线路布设在远离高噪声电源线的位置;加宽电源线和地线以减少电源线和地线的阻抗;PCBPCBPCBPCBPCBPCBPCB分割:采用物理上的分割来减少不同类型信号线之间的耦合,尤其是电源与地线局部去耦:对于局部电源和 IC 进行去耦,在电源输入口与 PCB 之间用大容量旁路电容进行低频脉动滤波并满足突发功率要求,在每个 IC布线分离:将 PCB 同一层内相邻线路之间的串扰和噪声耦合最小化。采用 3W 规范处理关键信号通路。保护与分流线路:对
7、关键信号采用两面地线保护的措施,并保证保护线路两端都要接地单层 PCB:地线至少保持 1.5mm 宽,跳线和地线宽度的改变应保持最低双层 PCB:优先使用地格栅/点阵布线,宽度保持 1.5mm 以上。或者把地放在一边,信号电源放在另一边保护环:用地线围成一个环形,将保护逻辑围起来进行隔离PCB 电容:多层板上由于电源面和地面绝缘薄层产生了 PCB 电容。PCB 布线与布局其优点是据有非常高的频率响应和均匀的分布在整个面或整条线上的低串连电感。等效于一个均匀分布在整板上的去耦电容。高速电路和低速电路:高速电路要使其接近接地面,低速电路要使PCB 布线与布局其接近于电源面。地的铜填充:铜填充必须确
8、保接地。相邻层的走线方向成正交结构,避免将不同的信号线在相邻层走成PCB同一方向,以减少不必要的层间窜扰;当由于板结构限制(如某些背板)难以避免出现该情况,特别是信号速率较高时,应考虑用地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线;PCB 布线与布局不允许出现一端浮空的布线,为避免“天线效应”。阻抗匹配检查规则:同一网格的布线宽度应保持一致,线宽的变化PCB会造成线路特性阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射, 在设计中应避免这种情况。在某些条件下,可能无法避免线宽的变化,应该尽量减少中间不一致部分的有效长度。PCB 布线与布局防止信号线在不同层间形成自环,自环将引起辐射干扰。PCBPCBP
9、CB短线规则:布线尽量短,特别是重要信号线,如时钟线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方。同时工艺性能也不好,所有线与线的夹角应大于 135滤波电容焊盘到连接盘的线线应采用 0.3mm 的粗线连接,互连长度应1.27mm。一般情况下,将高频的部分设在接口部分,以减少布线长度。同时PCB 布线与布局还要考虑到高/低频部分地平面的分割问题通常采用将二者的地分割,再在接口处单点相接。对于导通孔密集的区域,要注意避免在电源和地层的挖空区域相互PCB 布线与布局连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。电源层投影不重叠准则:两层板以上(含)的PCB 板,不同
10、电源层PCB在空间上要避免重叠,主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔地层。3W 规则:为减少线间窜扰,应保证线间距足够大,当线中心距不PCB 布线与布局少于3倍线宽时则可保持 70%的电场不互相干扰如要达到 98%的电场不互相干扰,可使用 10W 规则。20H 准则:以一个 H(电源和地之间的介质厚度)为单位,若内缩 2PCB 布线与布局0H 则可以将 70%的电场限制在接地边沿内,内缩 1000H 则可以将 98%的电场限制在内。五五准则:印制板层数选择规则,即时钟频率到 5MHZ 或脉冲上升PCB 布线
11、与布局时间小于则PCB 板须采用多层板如采用双层板,最好将印制板的一面做为一个完整的地平面混合信号 PCB 分区准则:1 将 PCB 分区为独立的模拟部分和数字部分;2 将 A/D 转换器跨分区放置;3 不要对地进行分割,在电路板的模拟部分和数字部分下面设统一地;4 在电路板的所有层中,PCB数字信号只能在电路板的数字部分布线,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线;5 实现模拟电源和数字电源分割;6 布线不能跨越分割电源面之间的间隙;7 必须跨越分割电源之间间隙的信号线要位于紧邻大面积地的布线层上;8 分析返回地电流实际流过的路径和方式;PCB 布线与布局多层板是较好的板级EMC防护设计措施,推
12、荐优选。PCBPCBPCBPCB信号电路与电源电路各自独立的接地线,最后在一点公共接地,二者不宜有公用的接地线。信号回流地线用独立的低阻抗接地回路,不可用底盘或结构架件作回路。在中短波工作的设备与大地连接时,接地线1/4;如无法达到要求,接地线也不能为 1/4的奇数倍。强信号与弱信号的地线要单独安排,分别与地网只有一点相连。一般设备中至少要有三个分开的地线:一条是低电平电路地线(称为信号地线),一条是继电器、电动机和高电平电路地线(称为干扰地线或噪声地线);另一条是设备使用交流电源时,则电源的安PCB 布线与布局全地线应和机壳地线相连,机壳与插箱之间绝缘,但两者在一点相同,最后将所有的地线汇集
13、一点接地。断电器电路在最大电流点单f1MHz 时,一点接地; 时,多点接地;zf2mmBGA 与相临器件距离5mm。PCBPCBPCB阻容等贴片小元件相互距离0.7mm。贴片元件焊盘外侧与相临插装元件焊盘外侧要2mm。压接元件周围 5mm 内不可以放置插装元器件。焊接面周围 5mm 内不可以放置贴装元件。集成电路的去耦电容应尽量靠近芯片的电源脚,高频最靠近为原则。使之与电源和地之间形成回路最短。旁路电容应均匀分布在集成电路周围。PCBPCB元件布局时,使用同一种电源的元件应考虑尽量放在一起,以便于将来的电源分割。用于阻抗匹配目的的阻容器件的放置,应根据其属性合理布局。PCB 布线与布局PCB
14、布线与布局匹配电容电阻的布局 要分清楚其用法,对于多负载的终端匹配一定要放在信号的最远端进行匹配。l。调整字符,所有字符不可以上盘,要保证装配以后还可以清晰看到PCB 布线与布局字符信息,所有字符在X或 Y 方向上应一致。字符、丝印大小要统一。PCB 布线与布局关键信号线优先:电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线;环路最小规则:即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面PCB 布线与布局积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。在双层板设计中,在为电源留下足够空间的情况下,应该将留下的部分用参考地填充,且增加一些必要的过孔,将双面信号有效连接
15、起来,对一些关键信号尽量采用地线隔离,对一些频率较高接地引线最短准则:尽量缩短并加粗接地引线(尤其高频电路)。104PCB 布线与布局对于在不同电平上工作的电路,不可用长的公共接地线。105PCB 布线与布局内部电路如果要与金属外壳相连时,要用单点接地,防止放电电流流过内部电路对电磁干扰敏感的部件需加屏蔽,使之与能产生电磁干扰的部件或106PCB 布线与布局线路相隔离。如果这种线路必须从部件旁经过时,应使用它们成 90交角。107PCB 布线与布局布线层应安排与整块金属平面相邻。这样的安排是为了产生通量对消作用108PCB 布线与布局在接地点之间构成许多回路,这些回路的直径(或接地点间距)应小
16、于最高频率波长的 1/20单面或双面板的电源线和地线应尽可能靠近,最好的方法是电源线109PCB 布线与布局布在印制板的一面,而地线布在印制板的另一面,上下重合,这会使电源的阻抗为最低110PCB 布线与布局信号走线(特别是高频信号)要尽量短两导体之间的距离要符合电气安全设计规范的规定,电压差不得超111PCB 布线与布局过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压,否则会产生电弧。在 0.7ns 到 10ns 的时间里,电弧电流会达到几十 A,有时甚至会超过 100 安培。电弧将一直维持直到两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。可能产生尖峰电弧的实例有手或金属物体,设计时注意识别。紧靠双面板的
17、位置处增加一个地平面,在最短间距处将该地平面连112PCB 布线与布局接到电路上的接地点。113PCB 布线与布局确保每个电缆进入点离机箱地的距离在 40mm(1.6 英寸)以内。114PCB 布线与布局将连接器外壳和金属开关外壳都连接到机箱地上。在薄膜键盘周围放置宽的导电保护环,将环的外围连接到金属机箱115PCB 布线与布局上,或至少在四个拐角处连接到金属机箱上。不要将该保护环与 PCB 地连接在一起。使用多层 PCB:相对于双面 PCB 而言,地平面和电源平面以及排116PCB 布线与布局列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗 (common impedance)和感性耦合,使之达到双
18、面 PCB 的 1/10 到 1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地117PCB 布线与布局的高密度 PCB,可使用内层线。大多数的信号线以及电源和地平面都在内层上,因而类似于具备屏蔽功能的法拉第盒。118PCB 布线与布局尽可能将所有连接器都放在电路板一侧。在引向机箱外的连接器(容易直接被 ESD 击中)下方的所有 PCB 层119PCB 布线与布局上,放置宽的机箱地或者多边形填充地,并每隔大约 13mm 的距离用过孔将它们连接在一起。120PCB 布线与布局PCB 装配时,不要在顶层或者底层的安装孔焊盘上涂覆任何
19、焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现 PCB 与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。在每一层的机箱地和电路地之间,要设置相同的“隔离区”;如果121PCB 布线与布局可能,保持间隔距离为 0.64mm(0.025 英寸)。电路周围设置一个环形地防范 ESD 干扰:1 在电路板整个四周放上环形地通路;2 所有层的环形地宽度2.5mm (0.1 英寸);3 每隔 13mm(0.5 英寸)用过孔将环形地连接起来;4 将环形地与多层电路的公共地连接到一起;5 对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说,应该将环形地与电路公共地连接起来;6 不屏蔽的双面电122PCB 布线与布局路则将环形地连接到机
20、箱地,环形地上不涂阻焊剂,以便该环形地可以充当 ESD 的放电棒,在环形地(所有层)上的某个位置处至少放置一个 0.5mm 宽(0.020 英寸)的间隙,避免形成大的地环路;7 如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中,在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂,这样它们可以作为 ESD 电弧的放电棒。123PCB 布线与布局在能被 ESD 直接击中的区域,每一个信号线附近都要布一条地线。124PCB 布线与布局易受 ESD 影响的电路,放在 PCB 中间的区域,减少被触摸的可能性。125PCB 布线与布局信号线的长度大于 300mm(12 英寸)时,一定要平行布一条地线。安装孔的连接准则:可
21、以与电路公共地连接,或者与之隔离。1 金126PCB 布线与布局属支架必须和金属屏蔽装置或者机箱一起使用时,要采用一个 0电阻实现连接。2.确定安装孔大小来实现金属或者塑料支架的可靠安装,在安装孔顶层和底层上要采用大焊盘,底层焊盘上不能采用127PCB 布线与布局阻焊剂,并确保底层焊盘不采用波峰焊工艺焊接。受保护的信号线和不受保护的信号线禁止并行排列。128PCB 布线与布局复位、中断和控制信号线的布线准则:1 采用高频滤波;2 远离输入和输出电路;3 远离电路板边缘。129PCB 布线与布局机箱内的电路板不安装在开口位置或者内部接缝处。130PCB 布线与布局对静电最敏感的电路板放在最中间,
22、人工不易接触到的部位;将对静电敏感的器件放在电路板最中间,人工不易接触到的部位。两块金属块之间的邦定( binding)准则:1 固体邦定带优于编织131PCB 布线与布局邦定带;2 邦定处不潮湿不积水;3 使用多个导体将机箱内所有电路板的地平面或地网格连接在一起;4 确保邦定点和垫圈的宽度大于 5mm。信号滤波腿耦:对每个模拟放大器电源,必需在最接近电路的连接处到放大器之间加去耦电容器。对数字集成电路,分组加去耦电容132电路设计器。在马达与发电机的电刷上安装电容器旁路,在每个绕组支路上串联 R-C 滤波器,在电源入口处加低通滤波等措施抑制干扰。安装滤波器应尽量靠近被滤波的设备,用短的,加屏
23、蔽的引线作耦合媒介。所有滤波器都须加屏蔽,输入引线与输出引线之间应隔离。各功能单板对电源的电压波动范围、纹波、噪声、负载调整率等方133电路设计面的要求予以明确,二次电源经传输到达功能单板时要满足上述要求134电路设计将具有辐射源特征的电路装在金属屏蔽内,使其瞬变干扰最小。135电路设计在电缆入口处增加保护器件每个 IC 的电源管脚要加旁路电容(一般为 104)和平滑电容(10uF136电路设计100uF)到地,大面积 IC 每个角的电源管脚也要加旁路电容和平滑电容滤波器选型的阻抗失配准则:对低阻抗噪声源,滤波器需为高阻抗137电路设计(大的串联电感);对高阻抗噪声源,滤波器就需为低阻抗(大的
24、并联电容)138电路设计电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔离139电路设计滤波连接器必须良好接地,金属壳滤波器采用面接地。140电路设计滤波连接器的所有针都要滤波数字电路的电磁兼容设计中要考虑的是数字脉冲的上升沿和下降141电路设计沿所决定的频带宽而不是数字脉冲的重复频率。方形数字信号的印制板设计带宽定为 1tr,通常要考虑这个带宽的十倍频142电路设计用 RS 触发器作设备控制按钮与设备电子线路之间配合的缓冲143电路设计降低敏感线路的输入阻抗有效减少引入干扰的可能性。144电路设计LC 滤波器 在低输出阻抗电源和高阻抗数字电路之间,需要 LC 滤波器,以保证回路的阻抗
25、匹配145电路设计电压校准电路:在输入输出端,要加上去耦电容(比如 0.1F),旁路电容选值遵循 10F/A 的标准。146电路设计信号端接:高频电路源与目的之间的阻抗匹配非常重要,错误的匹配会带来信号反馈和阻尼振荡。过量地射频能量则会导致 EMI 问题。此时,需要考虑采用信号端接。信号端接有以下几种:串联/源端接、并联端接、RC 端接、Thevenin 端接、二极管端接。MCU 电路:I/O 引脚:空置的 I/O 引脚要连接高阻抗以便减少供电电流。且避免浮动。147电路设计IRQ 引脚:在 IRQ 引脚要有预防静电释放的措施。比如采用双向二极管、Transorbs 或金属氧化变阻器等。复位引
26、脚:复位引脚要有时间延时。以免上电初期 MCU 即被复位。振荡器:在满足要求情况下,MCU 使用的时钟振荡频率越低越好。让时钟电路、校准电路和去耦电路接近 MCU 放置小于 10 个输出的小规模集成电路,工作频率50MHZ 时,至少配148电路设计接一个 0.1uf 的滤波电容。工作频率50MHZ 时,每个电源引脚配接一个 0.1uf 的滤波电容;对于中大规模集成电路,每个电源引脚配接一个 0.1uf 的滤波电容。149电路设计对电源引脚冗余量较大的电路也可按输出引脚的个数计算配接电容的个数,每 5 个输出配接一个 0.1uf 滤波电容。150电路设计对无有源器件的区域,每 6cm2 至少配接
27、一个 0.1uf 的滤波电容对于超高频电路,每个电源引脚配接一个 1000pf 的滤波电容。对151电路设计电源引脚冗余量较大的电路也可按输出引脚的个数计算配接电容的个数,每 5 个输出配接一个 1000pf 的滤波电容152电路设计高频电容应尽可能靠近 IC 电路的电源引脚处。153电路设计每 5 只高频滤波电容至少配接一只一个 0.1uf 滤波电容;154电路设计每 5 只 10uf 至少配接两只 47uf 低频的滤波电容;155电路设计每 100cm21220uf 或 470uf 低频滤波电容;156电路设计每个模块电源出口周围应至少配置 2 只 220uf 或 470uf 电容,如空间
28、允许,应适当增加电容的配置数量;157电路设计脉冲与变压器隔离准则:脉冲网络和变压器须隔离,变压器只能与去耦脉冲网络连接,且连接线最短。在开关和闭合器的开闭过程中,为防止电弧干扰,可以接入简单的158电路设计RC 网络、电感性网络,并在这些电路中加入一高阻、整流器或负载电阻之类,如果还不行,就将输入和载出引线进行屏蔽。此外,还可以在这些电路中接入穿心电容。159电路设计退耦、滤波电容须按照高频等效电路图来分析其作用。各功能单板电源引进处要采用合适的滤波电路,尽可能同时滤除差160电路设计模噪声和共模噪声,噪声泄放地与工作地特别是信号地要分开,可考虑使用保护地;集成电路的电源输入端要布置去耦电容
29、,以提高抗干扰能力明确各单板最高工作频率,对工作频率在 160MHz(或 200 MHz)161电路设计以上的器件或部件采取必要的屏蔽措施,以降低其辐射干扰水平和提高抗辐射干扰的能力162电路设计如有可能在控制线(于印刷板上)的入口处加接R-C 去耦,以便消除传输中可能出现的干扰因素。163电路设计用 R-S 触发器做按钮与电子线路之间配合的缓冲164电路设计在次级整流回路中使用快恢复二极管或在二极管上并联聚酯薄膜电容器165电路设计对晶体管开关波形进行“修整”166电路设计降低敏感线路的输入阻抗167电路设计如有可能在敏感电路采用平衡线路作输入,利用平衡线路固有的共模抑制能力克服干扰源对敏感
30、线路的干扰168电路设计将负载直接接地的方式是不合适169电路设计注意在 IC 近端的电源和地之间加旁路去耦电容(一般为 104)170电路设计如有可能,敏感电路采用平衡线路作输入,平衡线路不接地继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干171电路设计扰。仅加 续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可 动作更多的次数172电路设计在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是 RC 串联电路,电阻一般选几 K 到几十 K,电容选 0.01uF),减小电火花影响173电路设计给电机加滤波电路,注意电容、电感引线要尽量短电路板上每个 IC 要并接一个 0.0
31、1F0.1F 高频电容,以减小 IC174电路设计对电源的 影响。注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电 容的等效串联电阻,会影响滤波效果175电路设计可控硅两端并接 RC 抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能 会把可控硅击穿的)176电路设计许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路 或稳压成形滤波电路,当然条件要求不高时也可用 100电阻代替磁珠如果单片机的 I/O 口用来控制电机等噪声器件,在 I/O 口与噪声源177电路设计之 间应加隔离(增加形滤波电路)。 控制电机等噪声器件,在 I/O 口与噪声源之 间应加隔离(增加形滤波电路)。
32、在单片机 I/O 口,电源线,电路板连接线等关键地方使用抗干扰元178电路设计件 如磁珠、磁环、电源滤波器,屏蔽罩,可显著提高电路的抗干扰性能179电路设计对于单片机闲置的 I/O 口,不要悬空,要接地或接电源。其它 IC的闲置 端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源对单片机使用电源监控及看门狗电路,如: IMP809,IMP706,I180电路设计MP813, X25043,X25045 等,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。181电路设计在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字 电路如有可能,在 PCB 板的接口处加 RC 低通滤波器或 EMI 抑制元件182电路设计(
33、如磁珠、信号滤波器等),以消除连接线的干扰;但是要注意不要影响有用信号的传输183电路设计时钟输出布线时不要采用向多个部件直接串行地连接称为菊花式连接;而应该经缓存器分别向其它多个部件直接提供时钟信号184电路设计延伸薄膜键盘边界使之超出金属线 12mm,或者用塑料切口来增加路径长度。185电路设计在靠近连接器的地方,要将连接器上的信号用一个 L-C 或者磁珠-电容滤波器接到连接器的机箱地上。186电路设计在机箱地和电路公共地之间加入一个磁珠。电子设备内部的电源分配系统是遭受 ESD 电弧感性耦合的主要对象,电源分配系统防 ESD 措施:1 将电源线和相应的回路线紧密绞合在一起;2 在每一根电
34、源线进入电子设备的地方放一个磁珠; 3187电路设计在每一个电源管脚和紧靠电子设备机箱地之间放一个瞬流抑制器、金属氧化压敏电阻(MOV)或者 1kV 高频电容;4 最好在 PCB 上布置专门的电源和地平面,或者紧密的电源和地栅格,并采用大量旁路和去耦电容。188电路设计在接收端放置串联的电阻和磁珠,对易被 ESD 击中的电缆驱动器,也可在驱动端放置串联的电阻或磁珠。在接收端放置瞬态保护器。1 用短而粗的线(长度小于 5 倍宽度,最189电路设计好小于 3 倍宽度)连接到机箱地。2 从连接器出来的信号线和地线要直接接到瞬态保护器,然后才能接电路的其它部分。在连接器处或者离接收电路 25mm(1.
35、0 英寸)的范围内,放置滤波190电路设计电容。1 用短而粗的线连接到机箱地或者接收电路地(长度小于 5 倍宽度,最好小于 3 倍宽度)。2 信号线和地线先连接到电容再连接到接收电路。191机壳非金属机箱在电磁兼容设计上视同为无防护。192机壳屏蔽体的接缝数最少;屏蔽体的接缝处,多接点弹簧压顶接触法具有较好的电连续性;通风孔 D3mm,这个孔径能有效避免较大的电磁泄露或进入;屏蔽开口处(如通风口)用细铜网或其它适当的导电材料封堵;通风孔金属网如须经常取下,可用螺钉或螺栓沿孔口四周固定,但螺钉间距1MHz,0.5mm 厚的任何金属板屏蔽体,都将场强减弱 99%;当 f10MHz,0.1mm 的铜
36、皮屏蔽体将场强减弱 99%以上;f10193机壳0MHz,绝缘体表面的镀铜层或镀银层就是良好的屏蔽体。但需注意,对塑料外壳,内部喷覆金属涂层时,国内的喷涂工艺不过关,涂层颗粒间连续导通效果不佳,导通阻抗较大,应重视其喷涂不过关的负面效果。194机壳整机保护地连接处不涂绝缘漆,要保证与保护地电缆可靠的金属接触,避免仅仅依靠螺丝螺纹做接地连接的错误方式195机壳建立完善的屏蔽结构,带有接地的金属屏蔽壳体可将放电电流释放到地196机壳建立一个击穿电压为 20kV 的抗 ESD 环境;利用增加距离来保护的措施都是有效的。电子设备与下列各项之间的路径长度超过 20mm,包括接缝、通风197机壳口和安装孔
37、在内任何用户操作者能够接触到的点,可以接触到的未接地金属,如紧固件、开关、操纵杆和指示器。198机壳在机箱内用聚脂薄膜带来覆盖接缝以及安装孔,这样延伸了接缝 /过孔的边缘,增加了路径长度。199机壳用金属帽或者屏蔽塑料防尘盖罩住未使用或者很少使用的连接器。200机壳使用带塑料轴的开关和操纵杆,或将塑料手柄/套子放在上面来增加路径长度。避免使用带金属固定螺丝的手柄。201机壳将 LED 和其它指示器装在设备内孔里,并用带子或者盖子将它们盖起来,从而延伸孔的边沿或者使用导管来增加路径长度。202机壳将散热器靠近机箱接缝,通风口或者安装孔的金属部件上的边和拐角要做成圆弧形状。203机壳塑料机箱中,靠
38、近电子设备或者不接地的金属紧固件不能突出在机箱中。204机壳高支撑脚使设备远离桌面或地面可以解决桌面 /地面或者水平耦合面的间接 ESD 耦合问题。205机壳在薄膜键盘电路层周围涂上粘合剂或密封剂。机箱结合点和边缘防护准则:结合点和边缘很关键,在机箱箱体接206机壳合处,要使用耐高压硅树脂或者垫圈实现密闭、防ESD、防水和防尘。不接地机箱至少应该具有 20kV 的击穿电压(规则 A1 到 A9);而对207机壳接地机箱,电子设备至少要具备 1500V 击穿电压以防止二级电弧,并且要求路径长度大于等于 2.2mm。机箱用以下屏蔽材料制作:金属板;聚酯薄膜/铜或者聚酯薄膜/铝208机壳压板;具有焊
39、接结点的热成型金属网;热成型金属化的纤维垫子(非编织)或者织物(编织);银、铜或者镍涂层;锌电弧喷涂;真空金属处理;无电电镀;塑料中加入导体填充材料;209机壳屏蔽材料防电化学腐蚀准则:相互接触的部件彼此之间的电势 (EM210机壳F)0.75V。如果在一个盐性潮湿环境中,那么彼此之间的电势必须0.25V。阳极(正极)部件的尺寸应该大于阴极(负极)部件。用缝隙宽度 5 倍以上的屏蔽材料叠合在接缝处。211机壳在屏蔽层与箱体之间每隔 20mm(0.8 英寸)的距离通过焊接、紧固件等方式实现电连接。212机壳用垫圈实现缝隙的桥接,消除开槽并且在缝隙之间提供导电通路。213机壳避免屏蔽材料中出现直拐
40、角以及过大的弯角。214机壳孔径20mm 以及槽的长度20mm。相同开口面积条件下,优先采取开孔而不是开槽。215机壳如果可能,用几个小的开口来代替一个大的开口,开口之间的间距尽量大。对接地设备,在连接器进入的地方将屏蔽层和机箱地连接在一起;216机壳对未接地(双重隔离)设备,将屏蔽材料同开关附近的电路公共地连接起来。217机壳尽可能让电缆进入点靠近面板中心,而不是靠近边缘或者拐角的位置。218机壳在屏蔽装置中排列的各个开槽与 ESD 电流流过的方向平行而不是垂直。219机壳在安装孔的位置使用带金属支架的金属片来充当附加的接地点,或者用塑料支架来实现绝缘和隔离。220机壳在塑料机箱上的控制面板
41、和键盘位置处安装局部屏蔽装置来阻止 ESD:电源连接器和引向外部的连接器的位置,要连接到机箱地或者电路221机壳公共地。222机壳在塑料中使用聚酯薄膜/铜或者聚酯薄膜/铝压板,或者使用导电涂层或导电填充物。223机壳在铝板上使用薄的导电铬化镀层或者铬酸盐涂层 ,但不能采用阳极电镀。224机壳在塑料中要使用导电填充材料。注意铸型部件表面通常有树脂材料,很难实现低电阻的连接。225机壳在钢材料上使用薄的导电铬酸盐涂层。226机壳让清洁整齐的金属表面直接接触而不要依靠螺钉来实现金属部件的连接。227机壳沿整个外围用屏蔽涂层(铟锡氧化物、铟氧化物和锡氧化物等)将显示器与机箱屏蔽装置连接在一起。228机
42、壳在操作者常接触的位置处,要提供一个到地的抗静电(弱导电)路径,比如键盘上的空格键。229机壳要让操作员很难产生到金属板边缘或角的电弧放电。电弧放电到这些点会比电弧放电到金属板中心导致更多间接 ESD 的影响。230其他显示窗口的屏蔽防护准则:1 加装屏蔽防护窗;2 对外电路部分与机内的电路连接通过滤波器件相连。231其他按键窗口防护准则:232器件选型电容器尽量选择贴片电容,引线电感小。233器件选型稳定电源的供电旁路电容,选择电解电容234器件选型交流耦合及电荷存储用电容器选择聚四氟乙烯电容器或其它聚脂型(聚丙烯、聚苯乙烯等)电容器。235器件选型高频电路退耦用单片陶瓷电容器电容选择的标准
43、是:236器件选型尽可能低的 ESR 电容;尽可能高的电容的谐振频率值;铝电解电容器应当避免在下述情况下使用:a、高温(温度超过最高使用温度)b、过流(电流超过额定纹波电流),施加纹波电流超过额定值後,会导致电容器体过热,容量下降,寿命缩短。c、过压(电压超过额定电压),当电容器上所施加电压高於额定工作电压时,电容器的漏电流将上升,其电氧物性将在短期内劣化直至损237器件选型坏。d、施加反向电压或交流电压,当值流铝电解电容器按反极性接入电路时,电容器会导致电子线路短路,由此产生的电流会引致电容器损坏。若电路中有可能在负引线施加正极电压,请选无极性产品。e、使用於反复多次急剧充放电的电路中,当常
44、规电容器被用作快速充电用途。其使用寿命可能会因为容量下降,温度急剧上升等而缩减。238器件选型只有在屏蔽机箱上才有必要使用滤波连接器选用滤波器连接器时,除了要选用普通连接器时要考虑的因素外,239器件选型还应考虑滤波器的截止频率。当连接器中各芯线上传输的信号频率不同时,要以频率最高的信号为基准来确定截止频率240器件选型封装尽可能选择表贴241器件选型电阻选择首选碳膜,其次金属膜,因功率原因需选线绕时,一定要考虑其电感效应电容选择应注意铝电解电容、钽电解电容适用于低频终端;陶制电242器件选型容适合于中频范围(从 KHz 到 MHz);陶制和云母电容适合于甚高频和微波电路;尽量选用低 ESR(
45、等效串联电阻)电容243器件选型旁路电容选择电解电容,容值选 10-470PF,主要取决于PCB 板上的瞬态电流需求去耦电容应选择陶瓷电容,容值选旁路电容的 1/100 或 1/1000。取决于最快信号的上升时间和下降时间。比如 100MHz 取 10nF,244器件选型33MHz 取 4.7-100nF,选择 ESR 值小于 1 欧姆选择 NPO(锶钛酸盐电介质)用作 50MHz 以上去耦,选择 Z5U(钡钛酸盐)用作低频去耦,最好是选择相差两个数量级的电容并联去耦电感选用时,选择闭环优于开环,开环时选择绕轴式优于棒式或螺245器件选型线管式。选择铁磁芯应用于低频场合,选择铁氧体磁心应用于高频场合246器件选型铁氧体磁珠 高频衰减 10dB247器件选型铁氧体夹 MHz 频率范围的共模(CM)、差模(DM)衰减达 10-20dB二极管选用:肖特基二极管:用于快速瞬态信号和尖脉冲保护;齐纳二极管:用于 ESD(静电放电)保护;过电压保护;低电容高248器件选型数据率信号保护瞬态电压抑制二极管(TVS):ESD 激发瞬时高压保护,瞬时尖脉冲消减变阻二极管:ESD 保护;高压和高瞬态保护集成电路:选用 CMOS 器件尤其是高速器件有动态功率要求,需要采取去耦措施以便
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